基于时间反演方法验证质子剂量射程的示意图

武汉大学医学物理研究团队首次在国际上提出了通过基于质子诱导的声波信号来重建质子在体内射程与剂量分布的解决方案，从而实现实时在线监测放疗过程。近日，国际顶级医学物理期刊《医学物理》在线发表了该团队的研究成果。武汉大学博士后研究员于亚军为论文第一作者，武汉大学物理科学与技术学院教授彭浩为论文通讯作者。

据团队负责人彭浩介绍，区别于传统放射治疗，质子治疗独有的“布拉格峰”能够使用相对高剂量实现对肿瘤的高精度的定向清除，同时对周边健康组织的伤害达到最低，但目前尚无临床使用的产品。质子治疗过程中，质子束在病人体内由于能量沉积导致产生热膨效应，将诱导出声波信号向周围传播。通过在病人体表采集声波的时间序列信号，并结合诊断影像提供的组织结构信息，团队独创地利用时间反演方法，并配以机器学习，快速准确的重建出初始的声波信号分布，进而转化成质子束在病人体内的剂量分布并最终准确获得 “布拉格峰”和在人体内部的三维剂量分布。

目前质子治疗的推广存在两大痛点：一是缺乏实时有效的在线监测方法，治疗精准度受到影响。二是质子治疗周期长、基于水模的治疗后验证方案耗时耗力，治疗和运营费用高。该项技术能有效地解决“打不准”和“价格贵”两个痛点，有效的重建质子束的射程和剂量分布，在四个方面帮助到患者和医院：提高治愈率，缩短治疗周期，降低治疗费用和增加医院运营收入。

这一创新性的研究利用质子在病灶内的能量沉积诱导的声波信号来进行对放射治疗的实时监测，有效地解决了质子治疗过程中射程和剂量不确定性的难题。相关研究成果已经进入到成果转化阶段，目前正在美国斯坦福大学和日本北海道大学开展动物试验。

该项目得到了武汉大学物理与科学技术学院教授张东、武汉光源教授王纪科和华中科技大学电气与电子工程学院教授樊宽军多个课题组的大力支持。（温才妃）

相关论文信息：https://doi/10.1002/mp.13661